【儀表網 研發快訊】在追求高效節能的數字時代，電力電子系統正朝著更高功率、更小體積的方向飛速演進。而這一切的核心引擎，便是被譽為“第三代半導體明珠”的氮化鎵(GaN)功率器件。它雖能極大地提升能源轉換效率，但其工作時產生的納秒級“電閃雷鳴”——劇烈的共模瞬態干擾，卻一直威脅著整個系統的“大腦”(控制電路)的安全。近日，南京大學電子科學與工程學院施毅教授、邱浩副教授團隊，成功攻克了這一關鍵難題。他們研發出一種全新的超高抗干擾隔離柵極驅動芯片，如同為GaN器件構建了一個堅不可摧的“神經中樞”，相關核心性能達到國際最高水平，為下一代超高性能電源與驅動系統掃清了道路。
性能與挑戰：GaN器件的“雙刃劍”特性
氮化鎵高電子遷移率晶體管(HEMT)以其卓越的物理特性，成為了突破傳統硅基器件性能天花板的利器。它能承受更高電壓、以每秒數十億次的速度開關，并且導通損耗極低。然而，這把“雙刃劍”的另一面卻異常鋒利：其極高的開關速度會在瞬間產生巨大的電壓變化率。這種被稱為“dV/dt”的瞬態現象，會引發破壞性的共模瞬態干擾。這種干擾如同在精密控制電路旁引燃的“雷電”，極易導致驅動信號紊亂、系統誤動作甚至直接損毀芯片，是制約GaN技術在大功率工業、數據中心、新能源汽車等領域規模化應用的核心瓶頸。
傳統的解決方案是采用隔離式柵極驅動器，在功率側與控制側之間建立一道“防火墻”。但現有技術存在兩大缺陷：一是傳統的信號解調方式會導致控制脈沖寬度畸變，引起功率損耗和安全風險；二是行業通常只測試“靜態”抗干擾能力，這與器件實際高速運行時的“動態”真實環境嚴重脫節，導致芯片在實際應用中表現不佳。
創新突破：構筑動態環境下的“數字護城河”
面對上述挑戰，南京大學研究團隊從架構層面進行了雙重原創性設計，構筑了一道即使在最惡劣動態環境下也穩固無比的“數字護城河”。
首先，團隊提出了自適應跨導增強技術。該技術能像擁有超高反應速度的“哨兵”一樣，實時、精準地偵測到正向或負向的共模干擾尖峰。一旦“發現敵情”，便瞬間增強內部核心振蕩器的“免疫力”，從而系統性、主動地提升了整個芯片在納秒時間尺度上的抗干擾能力。
其次，針對脈沖畸變問題，團隊發明了一種巧妙的補償型FSK解調器。它在傳統解調路徑上，增加了一條智能補償路徑。這條路徑不引入任何額外延遲，卻能完美修正因干擾導致的信號寬度失真，確保解調后的每一個控制脈沖都精確無誤，從根源上杜絕了因信號畸變引發的系統風險。
頂尖性能：定義隔離驅動新標桿
基于0.18微米BCD工藝，團隊成功流片并驗證了這款芯片。實測數據充分展現了其卓越的性能：
超高靜態耐受力：靜態共模瞬態抑制能力高達299 kV/μs。
強大的動態性能：在181 kV/μs的極端動態干擾下(這已遠超絕大多數實際應用場景)，芯片仍能保障117 Mb/s的高速通信，誤碼率低于百億分之一，并支持納秒級的精確脈沖控制。
這些核心指標，均達到了學術界和工業界公開報道中的國際最高水平。這意味著，中國科研團隊不僅解決了“有無”問題，更是在關鍵性能上實現了“領先”。
應用前景：賦能未來高效能源世界
此項突破性技術，為諸多高端應用領域提供了至關重要的核心芯片支撐。它可以廣泛應用于：
數據中心服務器電源：提升供電效率與密度，助力節能減排。
工業機器人伺服驅動：實現更精準、更快速的電機控制。
激光雷達與通信系統：保障高壓激光器穩定、可靠工作。
新能源汽車與充電設施：為下一代電驅系統和OBC(車載充電機)提供高性能解決方案。
這項研究成果已發表于集成電路設計領域的頂級期刊《IEEE固態電路雜志》。該工作標志著我國在第三代半導體功率驅動這一關鍵芯片領域取得了從“跟跑”到“并跑”乃至“領跑”的重要進展。它不僅是一個芯片的誕生，更是為未來整個高效電能轉換生態系統，安裝上了一顆自主可控、性能強勁的“中國芯”。
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